A study on safe system construction with the analogy of pain perception and its application to obstacle avoidance system with vibration feedback for welfare vehicles
Acı algısı benzetimi ile güvenli sistem oluşturulması ve bakım araçları için titreşim geribeslemeli engelden kaçınma sistemlerine uygulanması üzerine bir çalışma
- Tez No: 712716
- Danışmanlar: PROF. DR. NOBUTOMO MATSUNAGA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Kumamoto Daigaku
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 106
Özet
Robotlar, araçlar vb. gibi insan ve mekanik sistemlerle bir arada yaşama durumunda, bu sistemler insanlarla etkileşime girdiğinde insanların duyusal ve duygusal duyguları harekete geçer. Bu etkileşimden etkilenen böyle tipik bir hoş olmayan duygu acıdır. Ağrı, insanların tehlikeli durumlardan kaçınmaları için önemli bir sinyaldir. Ağrı algılama, bu etkileşimi güvenli tutmak için mekanik sistemler için önemli bir yetenektir. Endüstriyel üretim tesislerinde geleneksel güvenlik yöntemleri, genellikle insan ve makinelerin katı sınırlarla ayrılmasına odaklanır. Uluslararası Standardizasyon Örgütü (ISO), mekanik sistemlerin riskleri azaltmak ve çalışanlar için daha güvenli bir çalışma ortamı yaratmak için güvenlik standartlarını ISO-12100 adı altında açıklamaktadır. Makinenin kullanım amacının ve yanlış kullanımının, görevlerin ve tehlikelerin ve risk seviyesinin hangi süreçle belirlendiği bu standartla belirlenir. Riski tolere edilebilir bir düzeye indirmek için koruyucu önlemlerin uygulanması, riskin azaltılması olarak tanımlanmaktadır. ISO-13482 adlı makinelerin güvenliği için genel standardı tanımlayan ISO tarafından ISO-12100'ün bir yorumu yayınlanmıştır. Kişisel bakım uygulamaları olan robotlara ISO-12100 risk azaltma metodolojisini uygular. Yeni kapsamlı standart, robot çalışma alanı sınırları, hız kısıtlaması, güvenlik, çevresel algılama vb. dahil olmak üzere geniş bir alanı kapsamaktadır. Sürücülerin yaşının trafik kazası yaralanmaları üzerindeki etkisi iyi bilinen bir gerçektir. Yaşlılarda göreceli yaralanma riskinin genç yaş aralıklarına göre oldukça yüksek olduğu gösterilmiştir. Dikkatin dağılması, kazaların sadece aracın içinde değil, dışında da yaşanmasına neden olur. Bu nedenle sadece aracın kendisine değil, aracın hareket ettiği ortama da odaklanan güvenli sistemler geliştirilmelidir. Sanayi sitelerinde kullanılan güvenlik sistemleri genellikle zaman ve mekan ayrımına dayanmaktadır. İnsanların ve makinelerin alanını kesin olarak ayırmak, kullanılan yaygın bir yoldur. Ancak mekanik sistemlerle paylaşılan günlük yaşamda, insanları ve makineleri ayırmak pratikte mümkün değildir. Bu nedenle bu araştırmada insan ve makinelerin bir arada yaşamasına dayalı bir çözüme odaklanılmıştır. Güvenlik sistemlerini gerçekleştirmek için çok önemli bir özellik olan insanların ağrı algılama yeteneği incelenmiş ve ağrı algısına dayalı öğrenme mekanizması taklit edilmeye çalışılmıştır. İnsanların tehlikeli durumlardan korunmak için geliştirdikleri güvenli bir sistem örnek alınarak robotlara nasıl uygulanabileceği tartışıldı. Ağrı geribildirim sisteminin ana uygulama alanı olarak elektrikli tekerlekli sandalyeye odaklanılmıştır. Çevresel geribildirimin bir titreşim sinyali kullanılarak tekerlekli sandalyeye aktarılması hedeflenmiştir. Analoji, tekerlekli sandalyenin etrafındaki ortamı, yukarıda açıklanan ağrı sensörüyle aynı yapıya sahip sanal cilt olarak tanımlamak için kullanıldı. Bu çalışmada, titreşim geri bildirimi kullanan tekerlekli sandalyeler için engel algılama ve sürüş yardım ve güvenlik sistemi sunulmuştur. Tekerlekli sandalyenin etrafındaki çevre, ağrı geri bildirimi analojisi kullanılarak büyük bir sanal cilt olarak kabul edildi. Engellerden kaçınma sisteminin görüş alanı dışındaki engellerin yönünü ve mesafesini algılayabildiği ve titreşim geri bildirimi ile kullanıcıyı bilgilendirdiği gösterildi.
Özet (Çeviri)
In the coexistence circumstance with human and mechanical systems such as robots, vehicles, etc. sensory and emotional feelings of humans are excited when these systems interact with humans. Such a typical unpleasant feeling influenced by this interaction is pain. Pain is an important signal for humans to avoid dangerous situations. Pain sensing is an important ability for mechanical systems in order to keep this interaction safe. Conventional methods of safety at industrial production sites are generally focused on the separation of humans and machines by strict boundaries. International Organization for Standardization (ISO) describes the safety standards for mechanical systems to reduce risks and to create a safer working environment for employees under the name of ISO-12100. The process by which the intended use and misuse of the machine, the tasks and hazards, and the level of risk are determined by this standard. The application of protective measures to reduce the risk to a tolerable level is described as risk reduction. An interpretation of ISO-12100 has been published by ISO defining the general standard for the safety of machinery named ISO-13482. It applies the ISO-12100 risk reduction methodology to robots with personal care applications. The new comprehensive standard covers a wide area including the robot workspace limits, speed restriction, safety, environmental sensing, etc. The effect of drivers' age on car crash injuries is a well-known fact. It is shown that the relative risk of injury is quite high for the elderly when compared with the younger age ranges. The distraction causes the accidents are not only inside of the vehicle but also outside. Therefore, safe systems that focused on not only the vehicle itself but also the environment in which the vehicle moves, must be developed. Safety systems that are in use at the industrial sites are usually based on time and spatial separation. Separating the space of humans and machines strictly is a common way that has been used. However, in the daily life shared with mechanical systems, it is not practically possible to separate humans and machines. Therefore, a solution based on the coexistence of humans and machines was focused on in this research. The pain perception ability of humans which is a very important feature to realize the safety systems were examined and the learning mechanism based on the pain perception was tried to be mimicked. A safe system that humans develop in order to avoid dangerous circumstances was taken as an example and how it could be applied to robots was discussed. As the main application area of the pain feedback system, an electric wheelchair has been focused on. The environmental feedback was aimed to be translated to the wheelchair by using a vibration signal. The analogy was used to define the environment around the wheelchair as the virtual skin having the same structure as the pain sensor described above. The obstacle detection and driving assistance and safety system for wheelchairs using vibration feedback was presented in this study. The surrounding environment around the wheelchair was assumed as a big virtual skin by using the analogy of pain feedback. It was shown that the obstacle avoidance system could detect the direction and distance of obstacles out of sight and notified the user by vibration feedback.
Benzer Tezler
- Design, analysis, simulation and optimization of a MEMS Lorentz force magnetic field sensor for biosensing of biowarfare agents
Biyolojik savaş ajanlarının tespit uygulamaları için Lorentz kuvveti temelli manyetik alan sensörünün tasarımı, analizi, simülasyon ve optimizasyonu
EMİNE RUMEYSA YILMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT TRABZON
- Öngerilmeli inşaat elemanlarında gerilme analizi
Stress analysis in prestressed structural elements
ABDULLAH DÖNMEZ
Doktora
Türkçe
2015
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZİYA ABDULALIYEV
DOÇ. DR. ŞENOL ATAOĞLU
- Sıvı ve gaz içeren tasarımlarda çalışan sızdırmazlık elemanlarının incelenmesi
Analysing the sealing components function in designs contain liquid and gas
MUHAMMET FURKAN KAHRAMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUHARREM E. BOĞOÇLU
- Zemin çivileriyle güçlendirilmiş iksa yapılarında sistem performansını ve güvenilirliğini etkileyen faktörlerin vaka analizleri ile araştırılması
A study on the system performance and reliability of soil nail walls using case histories
AYŞE SELİN KESERLİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
İnşaat MühendisliğiGazi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SAMİ OĞUZHAN AKBAŞ